Pęd jest parametrem zachowawczym.
W układzie izolowanym od układu zewnętrznego pęd całkowity nie zmienia się.
W fizyce jest 9 zasad zachowania.
Każdemu układowi można przypisać parametr zwany energią, który także jest zachowawczy. Energia układu izolowanego się nie zmienia. Energie mierzymy wg pewnego układu odniesienia.
Energie możemy przekazywać za pomocą pracy.
Prace mierzymy jako iloczyn skalarny siły i przemieszczenia (W= F °d)
Praca wykonywana jest przez konkretną siłę, konkretny obiekt działa na konkretny inny obiekt. Praca może być dodatnia lub ujemna (dla kątów od 90 do 180°).
Jeżeli praca jest dodatnia to znaczy że jeśli siła która zmieniała stan układu , zwiększyła jego energię. Oznacza to, że obiekt wykonujący pracę zmniejszył swoją energię. Energia układu musi być zachowana.
F°s=ΔEK=1/2mv22 - 1/2mv12
Jeżeli siła wypadkowa jest równa 0, energia kinetyczna układu nie zmienia się
Jeżeli wektor siły zewnętrznej jest przeciwny do wektora siły wewnętrznej, to praca wykonana jest równa zero lub praca nie zależy od toru. Jest to przykład sił zachowawczych. Przykładem sił zachowawczych jest grawitacja. Istnieją też siły niezachowawcze.
W przypadku sił zachowawczych zmiana energii wykonywanej przez siły zewnętrzne jest zmianą energii potencjalnej.
Newton sformułował prawo grawitacji w odniesieniu do planet, które traktowano jako punkty materialne.
F=Gm1m2/r2
Wartość stałej grawitacji to 6,67 x 10-11 Nm2kg-2
Oznacza to, że dwa kilogramowe przedmioty przyciągają się z malutką siłą.
Stała grawitacji jest uniwersalna. Nie da jej się zmienić. Nie da się zlikwidować oddziaływania grawitacyjnego między nimi, nawet stawiając między nimi mur.
W prawie Coulomba stała k zależy od otoczenia, można łatwo wyizolować ładunki. Stała k nie jest zatem uniwersalna.
Każda masa, która znajdzie się w przestrzeni zmienia tą przestrzeń.
Pole grawitacji jest kształtowane przez masę.
Natężenie pola grawitacyjnego określa siłę działającą na jednostkę masy (możliwie małą, bo duża masa zmienia wszystko w koło).
Natężenie pola jest równe GM/r2
Zasada superpozycji – jeżeli mamy więcej niż jedno źródło i każde z nich daje natężenie, to suma wektorowa natężeń jest natężeniem wektorowym pola.
Punktowy brak natężenia nie oznacza braku pola. Natężenie pola wyrażamy w Newtonach. Pole działa tylko na masę. Praca wykonana przez siły grawitacyjną przy przemieszczaniu z punktu A do punktu B to ujemna zmiana energii potencjalnej.
ΔEp = mgΔh
Wzór ten jest bardzo szczególny i ograniczony.
Ep=-GMm/r
Jeżeli ciała przyciągają się energia potencjalna jest ujemna
Również siły sprężystości są zachowawcze.
Jest pewien stan równowagi, w którym parametry są stałe. Zaburzenie rozchodzące się w przestrzeni nazywamy falą. W fali woda się nie przemieszcza. Przemieszcza się drganie. Fala biegnąca to rozprzestrzenianie się energii w postaci drgania.
Układ drgający w jednym wymiarze.
Jest kierunek rozchodzenia się fali i kierunek zaburzenia czyli drgania. Jeżeli kierunek drgania jest prostopadły do kierunku rozprzestrzeniani się, fala jest poprzeczna. Jeżeli kierunek jest zgodny fala nazywana jest podłużną.
Czasami parametr zaburzany nie ma kierunku. Na przykład ciśnienie. Fala akustyczna jest energią związaną z różnicą ciśnień.
Z-zaburzenie
W punkcie P0 Z= Asinωt. Drga z częstotliwością, taką jaka jest pobudzany. Częstotliwość przekazywanych drgań jest najczęściej równa częstotliwości generowanych drgań i częstotliwości fali.
W punkcie P1 drganie będzie zatem odbywało się z tą samą częstotliwością. Z tym że potrzebny jest czas by drganie dotarło do punktu P1. Pytanie jak długi czas jest potrzebny na przemieszczenie drgania. Czas ten jest proporcjonalny do odległości P0P1. Oznacza to że drganie to dotrze dwa razy później jeśli jest dwa razy dalej.
Δt= kx
k- czynnik k jest odwrotnie proporcjonalny do prędkości rozchodzenia się fali
z= z(x, t)
Odległość między dwoma najbliższymi punktami, które drgają identycznie nosi nazwę długości fali (λ)
Punkt o największej wartości amplitudy to grzbiet (crest), a najniższej dolina (trought).
Gdy Δt=T, Δx=λ. Jeśli przemieszczamy się z prędkością v= λ/t, przemieszczamy się z prędkością fali. Czynią tak surferzy.
Czynnik k nosi nazwÄ™ wektora falowego.
W przestrzeni wielowymiarowej używamy wzoru
Z=Asin(ωt-k°x)
Z=Asin2π(t/T-x/λ)